專利名稱：一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料用的聚酯樹脂及其制備方法，尤其涉及一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著各國法規(guī)對VOC的限制及人們對環(huán)保意識的增強，環(huán)保型涂料越來越受到市場的重視。而水性涂料作為一種環(huán)境友好型涂料，不需要特殊的施工設(shè)備，適用范圍廣，獲得了廣泛的應(yīng)用。水性聚酯涂料是一類具有代表性的水性涂料，綜合性能優(yōu)異，廣泛用于金屬和木器表面的保護和裝飾，具有光澤高、附著力強、豐滿度高、耐沖擊性優(yōu)良等特點。但由于一般聚酯較易水解，導(dǎo)致水性聚酯的應(yīng)用受到了一定的限制，但通過優(yōu)化配方設(shè)計，可得到的耐水性好的聚酯樹脂。大量文獻報到了多元醇和多元酸在有機錫催化劑的條件下合成水性涂料用聚酯樹脂的方法，但主要用于卷材涂料，且合成的酸值為65-75mg KOH/g之間，且固含量較低，一般在50%以下，很少談及涂料的耐水性和存儲穩(wěn)定性。另有，專利200710045920采用均苯四酸酐代替偏苯三酸酐的方法合成了粘度較低的水性樹脂，但采用的單體中酸包含有鄰苯二甲酸，由于鄰苯二甲酸本身的耐水性比較差，從而導(dǎo)致合成的聚酯樹脂耐水性受到影響。 目前，市面上的水性聚酯涂料在使用的過程中常常會遇到耐水性差和儲存穩(wěn)定性不佳的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂，該聚酯樹脂粘度低、存儲穩(wěn)定性好，采用的工藝簡單易行，用于聚酯樹脂/水性氨基樹脂固化體系中，且制備的水性涂料具有優(yōu)異的耐水性能、高光澤和優(yōu)異的機械性能。本發(fā)明的目的之二是提供上述高性能水性涂料用的聚酯樹脂的制備方法。本發(fā)明的第一個目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂，主要是由以下重量百分比含量的原料經(jīng)熔融縮聚反應(yīng)得到
多元醇25 70%，支化劑廣20%，芳香多元酸20% 35%，脂肪多元酸5% 20%，酸解劑3% 15%,酯化催化劑0. 005% 0. 15%ο本發(fā)明所述的多元醇包括新戊二醇、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3_丙二醇、己二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇等中的一種或多種混合物，優(yōu)選新戊二醇和2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇。作為本發(fā)明的一個實施方式新戊二醇20 40%，2_乙基-2-丁基-1，3-丙二醇 5 30%，支化劑2 20%，芳香多元酸25% 35%，脂肪多元酸5% 20%，酸解劑3% 15%， 酯化催化劑0. 005% 0. 15%。所述的支化劑包括三羥甲基丙烷，三羥甲基乙烷和季戊四醇等中的一種或兩種以上的混合物，其中優(yōu)選三羥甲基丙烷。
所述的芳香多元酸包括對苯二甲酸和間苯二甲酸等其中的一種或兩種的混合物， 優(yōu)選間苯二甲酸。所述的脂肪多元酸包括己二酸、癸二酸和1，4-環(huán)己烷二甲酸等其中的一種或兩種以上的混合物，優(yōu)選己二酸或1，4-環(huán)己烷二甲酸。所述的酸解劑包括間苯二甲酸、己二酸、1，4-環(huán)己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富馬酸酐和馬來酸酐等中的一種或兩種以上的混合物，優(yōu)選偏苯三酸酐、間苯二甲酸和1，4-環(huán)己烷二甲酸中的一種或兩種以上的混合物。所述的酯化催化劑為有機錫類化合物，包括單丁基氧化錫、二丁基氧化錫。本發(fā)明的第二個目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂的制備方法，包括以下步驟
(1)按配比量取多元醇與多元酸及支化劑置于反應(yīng)釜中，加入酯化催化劑于160°c 240°C下進行酯化縮合反應(yīng)，至酸值2 5 mgKOH/g ；
(2)加入酸解劑進行封端和解聚，合成以端羥基為主、端羧基為輔的高性能水性涂料用的聚酯樹脂。作為本發(fā)明的一個實施方式所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂的制備方法， 其具體步驟為
(1)在反應(yīng)釜中，加入配比量的多元醇和支化劑，加熱升溫至物料熔化；然后依次加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸和酯化催化劑，通氮氣繼續(xù)升溫反應(yīng)，至180°c酯化水開始生成并餾出，然后逐漸升溫至240°C，共反應(yīng)5 10小時至95%的酯化水排出后，酸值達至Ij 2 5mgK0H/g
(2)降溫至185°C，加入酸解劑，反應(yīng)0.5 lh，酸值達到15 60mgK0H/g，降溫至 80°C，停止反應(yīng)得到合成以端羥基為主、端羧基為輔的高性能水性涂料用的聚酯樹脂。本發(fā)明的聚酯樹脂還可以采用一步法制備方法制備，即將多元醇、芳香多元酸、月旨肪多元酸、支化劑、酸解劑和酯化催化劑混合均勻后進行酯化縮合反應(yīng)，也是可以得到本發(fā)明的高性能水性涂料用的聚酯樹脂。本發(fā)明方法制備的聚酯樹脂羥值為100 150mgK0H/g，酸值15 60mgK0H/g，熔融粘度為50 150mPa. s，數(shù)均分子量為1000 3000。本發(fā)明方法合成的聚酯樹脂具有合適的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、軟化點、存儲穩(wěn)定性好的特點，與氨基樹脂固化制成的涂層具有優(yōu)異的耐水煮效果、極好的流平性能、機械性能。用本發(fā)明所述的聚酯樹脂制備耐候水性涂料的步驟為將合成的聚酯樹脂通過加入助溶劑和二乙醇胺、去離子水中和后制成水分散樹脂，再與氨基樹脂、填料、顏料及其他助劑按比例稱好后混勻后研磨制成水性涂料。本發(fā)明合成的聚酯樹脂的耐水性佳，主要用于氨基樹脂固化的水性烤漆，固含量達70%以上，酸值為15 30mg KOH/g羥值為10(Tl30mg KOH/g，固化后的涂層具有優(yōu)良的耐水性和機械性能。具體實施實例
下面列舉一部分具體實施例對本發(fā)明進行說明，表1為聚酯樹脂的實例，A F為不同單體和工藝組合的對比實例。將表1所列配比量的新戊二醇、2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇、乙二醇和三羥甲基丙烷加入反應(yīng)釜內(nèi)，加熱升溫至物料熔化；然后依次加入間苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸、1，4-環(huán)己烷二甲酸和二丁基氧化錫，通氮氣繼續(xù)升溫反應(yīng)，180°C左右酯化水開始生成并餾出，然后逐漸升溫至240°C，共反應(yīng)5 10小時至95%的酯化水排出后，酸值達到2 5mgK0H/g，降溫至185°C，加入酸解劑反應(yīng)0. 5 Ih后檢測酸值與粘度，當(dāng)酸值達15 60mgK0H/g，羥值達100 150mgK0H/g后可降溫至80°C，停止反應(yīng)得到高性能水性涂料用的聚酯樹脂，該聚酯樹脂的酸值15 60mgK0H/g，羥值100 150mgK0H/ g ； 200°C熔體粘度(ICI錐平板粘度計)50 150mPa · s，數(shù)均分子量為1000 3000。在所得的聚酯樹脂中加入助溶劑乙二醇丁醚，加大攪拌速率溶解lOmin，冷卻至 60°C左右再加入中和劑二乙醇胺、去離子水，后攪拌30min后即可得到水性樹脂。酸解劑采用偏苯三酸酐、均苯四酸酐或間苯二甲酸。表1聚酯樹脂的組份和性能
權(quán)利要求
1.一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，主要是由以下重量百分比含量的原料經(jīng)熔融縮聚反應(yīng)得到多元醇25 70%，支化劑廣20%，芳香多元酸20% 35%，脂肪多元酸5% 20%，酸解劑3% 15%,酯化催化劑0. 005% 0. 15%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，所述的多元醇包括新戊二醇、2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、 己二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇中的一種或多種混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，所述的多元醇為新戊二醇和2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，所述的聚酯樹脂主要是由以下重量百分比含量的原料經(jīng)熔融縮聚反應(yīng)得到新戊二醇20 40%，2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇5 30%，支化劑2 20%，芳香多元酸25% 35%,脂肪多元酸5% 20%,酸解劑3% 15%,酯化催化劑0. 005% 0. 15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，所述的支化劑包括三羥甲基丙烷，三羥甲基乙烷和季戊四醇中的一種或兩種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，所述的芳香多元酸包括對苯二甲酸和間苯二甲酸其中的一種或兩種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要6所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂，其特征在于，所述的脂肪多元酸包括己二酸、癸二酸和1，4-環(huán)己烷二甲酸其中的一種或兩種以上的混合物；所述的酸解劑包括間苯二甲酸、己二酸、1，4-環(huán)己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富馬酸酐和馬來酸酐中的一種或兩種以上的混合物；所述的酯化催化劑為有機錫類化合物。
8.一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按配比量取多元醇與多元酸及支化劑置于反應(yīng)釜中，加入酯化催化劑于160°C 240°C下進行酯化縮合反應(yīng)，至酸值2、mgKOH/g ；(2)加入酸解劑進行封端和解聚，合成以端羥基為主、端羧基為輔的高性能水性涂料用的聚酯樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高性能水性涂料用的聚酯樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在反應(yīng)釜中，加入配比量的多元醇和支化劑，加熱升溫至物料熔化；然后依次加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸和酯化催化劑，通氮氣繼續(xù)升溫反應(yīng)，至180°C酯化水開始生成并餾出，然后逐漸升溫至240°C，共反應(yīng)5 10小時至95%的酯化水排出后，酸值達至Ij 2 5mgK0H/g ；(2)降溫至185°C，加入酸解劑，反應(yīng)0. 5 lh，酸值達到15 60mgK0H/g，降溫至 80°C，停止反應(yīng)得到合成以端羥基為主、端羧基為輔的高性能水性涂料用的聚酯樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能水性涂料用的聚酯樹脂，主要是由以下重量百分比含量的原料經(jīng)熔融縮聚反應(yīng)得到多元醇25~70%，支化劑1~20%，芳香多元酸20%～35%，脂肪多元酸5%～20%，酸解劑3%～15%，酯化催化劑0.005%～0.15%。本發(fā)明還公開了該聚酯樹脂的制備方法。本發(fā)明提供的聚酯樹脂粘度低、存儲穩(wěn)定性好，采用的工藝簡單易行，用于聚酯樹脂/水性氨基樹脂固化體系中，且制備的水性涂料具有優(yōu)異的耐水性能、高光澤和優(yōu)異的機械性能。
文檔編號C08G63/20GK102516511SQ201110358498
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者萬貂, 何濤, 周年忠, 曾定, 顧宇昕 申請人:中國電器科學(xué)研究院有限公司